Минеральное питание растений.

Часть 2 

  Оптимальные условия развития организмов. Любой организм прекрасно растет и развивается в оптимальных условиях экологической среды обитания. За пределами диапазона оптимальных факторов растения имеют угнетенный вид или же вообще существовать не могут. Диапазон оптимальных условий для каждого вида организмов составляют различные экологические факторы. Это  световой и температурный режим,  влажность среды и наличие питания, и многие другие факторы. Любой фактор, находящийся в недостатке или избытке ограничивает рост и развитие организма. Немецкий химик Юстас Либих открыл Закон минимума (Бочка Либиха). Согласно Закону  минимума (лимитирующего фактора) от вещества, количество которого в доступной форме находится в минимуме, зависит рост и развитие организма. В развитие Закона минимума Либиха ученый В. Шелфорд  открыл Закон толерантности (выносливости). Согласно Закону толерантности лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического фактора. Пределы данного диапазона, определяют величину выносливости организма к данному фактору. Организм может иметь широкие границы устойчивости в отношении одного фактора и узкие в отношении другого фактора или их совокупности. Если условия по одному фактору не оптимальны, то может снизиться предел устойчивости к другому экологическому фактору. Любой фактор, находящийся в недостатке или в избытке, ограничивает рост и развитие организмов.

  Если питание, несбалансированно хотя бы по одному элементу питания, то согласно Закону Либиха, содержащийся в недостаточном количестве элемент питания ограничивает использование всех остальных элементов питания в целом. Это относится не только к элементам питания, но и к любому ресурсу, то есть, развитие организма ограничивается тем ресурсом, который находится в относительном недостатке. Данный ресурс является лимитирующим и развитие организма возможно только в пределах наличия этого ресурса. Если, к примеру, возьмем какой-либо условный сорт винограда в конкретной фазе развития  требующий наличие азота, фосфора и калия в соотношении 1:0,7:2, то именно в такой пропорции куст и будет поглощать элементы из почвы,  нормально расти и развиваться при наличии оптимальных экологических условий. Если допустим соотношение азота, фосфора и калия в почве будет 3:0,7:3, то фосфор становится лимитирующим фактором и излишки азота и калия останутся в почве невостребованными. Растение развинется на столько, на сколько хватит ему фосфора, т. е. в пределах лимитирующего фактора. И если в почву еще дополнительно внести азот или калий, то это не приведет к повышению урожая. Чтобы урожай возрос, необходимо в почве восполнить лимитирующий элемент питания.

  Большое значение для нормального развития растений имеет содержание элементов питания в почве в сбалансированном виде. Баланс элементов питания составляет часть общего процесса взаимодействия элементов питания с растением и почвой. Расчет баланса элементов питания при внесении удобрений в почву производится путем сопоставления количества элементов питания, вносимых в почву, с их расходом на создание урожая и непроизводительными потерями. Внесение удобрений в почву в сбалансированном виде по элементам питания позволяет экономично расходовать минеральные и органические удобрения, уменьшить их потери и обеспечить растения питанием с учетом возможных коэффициентов использования питательных веществ из удобрений в год их внесения. Несбалансированное внесение удобрений снижает накопление в растениях органических веществ, снижается качество урожая и загрязняется окружающая среда. Из вносимых в почву удобрений, по научным  данным, коэффициент полезного действия составляет: для азота и калия 30-40%, для фосфора 15-20%. Подробно о методе расчета баланса питательных веществ при внесении удобрений в почву желающие могут ознакомиться в моей книге «Твой виноградник 2» (см. «Авторские книги»).

 Признаки минерального голодания растений. Недостаток питательных элементов в почве всегда проявляется определенными признаками на растениях. По признакам методом диагностики определяют каких элементов питания растению недостает. Диагностика питания растений – это определение степени обеспечения растений питательными веществами по внешнему виду. Методы виноградной диагностики изложены в книге «Твой виноградник 1». Для того, чтобы по внешним признакам определить, какого конкретно элемента питания растению недостаточно, вначале следует обратить внимание на то, в чем проявляются симптомы дефицита питательных веществ. Следует обратить внимание, на каких листьях, молодых или старых, проявляются симптомы дефицита. Если они проявляются на старых листьях, то  можно предположить недостаток азота, фосфора, калия, магния или цинка. Эти элементы, при недостатке их в растении, перемещаются из старых частей к молодым, растущим.  При этом  на молодых  листьях признаки голодания не проявляются, в то время как на старых листьях появляются признаки хлороза. Если симптомы дефицита проявляются на молодых листьях и точках роста, то можно предположить, что имеется недостаток кальция, железа, серы, меди, бора, марганца. По всей вероятности эти элементы не могут перемещаться из нижних органов ранее их усвоивших. Если же этих элементов в почве дефицит, то растущие части их в достаточном количестве не получают. Когда растение начинает хлорозить, при чем здоровое растение (не больное) находится в благоприятных условиях, следует провести обработку растения по листу комплексом макро- или микроэлементов. При этом необходимо учитывать, что эффективность воздействия элементов питания на растение прямо зависит от формы, в которой они пребывают. Нередко дефицит элементов связан с нахождением их в почве в нерастворимой форме, недоступной для растений. 

  Недостаток элементов питания можно обнаружить и визуально по изменению окраски листьев или их формы, замедлению роста и развития растений, если они не вызваны засухой, болезнью, повреждения вредителями, холодом или же такими факторами как кислотность, защелачивание или засоленность почвы. Если листья меняют свойственную им окраску, резко замедляют рост и развитие необходимо провести подкормку.

  Недостаток азота проявляется в изменении окраски листьев. Нижние листья мелкие, становятся светло-зелеными, рано опадают, рост побегов ослабленный, растения слабо развивают зеленую массу, цветки могут засыхать и опадать.

 При недостатке фосфора листья становятся темно-зелеными или же  голубоватыми с появлением красных или пурпурных оттенков.

  При недостатке калия на нижних листьях появляется кромочный ободок засыхающей ткани в виде краевого ожога. При дефиците калия растения не могут полноценно усваивать азот и приобретают признаки недостатка азота. Края листовых пластинок закручиваются книзу, листья могут приобретать морщинистый вид.

 При недостатке магния на старых листьях между зелеными жилками появляются светло-зеленые, желтые, а затем и бурые пятна. На листовой пластинке вырисовывается характерная «елочка».

  При недостатке кальция молодые листья осветляются, края их загибаются вниз, лист приобретает вид зонтика, на корнях корневые волоски образуются очень слабо.

  При недостатке железа на молодых листьях появляется хлороз.

  Недостаток серы вызывает появление бледно-зеленой окраски листьев без отмирания тканей.

  При недостатке бора отмирают точки роста побегов, ухудшается оплодотворение.

  Внезапное пожелтение верхних листьев вызвано, как правило, высоким содержанием кальция в почве или же повышенной жесткостью поливной воды, при этом железо связывается в недоступные растениям формы.

 На кислых почвах у растений плохо развивается корневая система и растения недополучают питательные вещества.

  На легких песчаных и супесчаных почвах растения могут страдать от недостатка калия, магния, серы и йода.

 На карбонатных или заизвесткованных почвах наблюдается дефицит фосфора, марганца, бора и  цинка.

 На торфяниках плохо усваиваются калий, медь, марганец и бор.

  Внесение удобрений в почву. Проанализировав итоги прошедшего вегетационного периода, стоит сделать выводы и задуматься о повышении плодородия  почвы. Чтобы правильно применять удобрения, необходимо знать физиологическую роль необходимых растениям элементов питания, механизм их поглощения и передвижения в растениях, а также своевременно заметить нехватку того или иного элемента в почве. О роли и значении элементов питания для растений подробно было рассмотрено выше. На приусадебных и дачных участках для поддержания плодородия почвы необходимо вносить органические и минеральные удобрения. Внесение органических удобрений – навоз, помет или компост, как правило, не приносит особых неприятностей. Главное, не переусердствовать. При внесении удобрений неуместно руководствоваться принципом «каши маслом не испортить». Нельзя использовать для подкормки свежий навоз и птичий помёт, иначе растения просто сгорят. Навоз необходимо вносить хотя бы после годичной выдержки перед использованием. Коровяк и конский навоз богаты калием и азотом; свиной навоз обогащает почву калием и несколько слабее азотом; навоз коз, овец и кроликов богат азотом. Древесная зола кроме извести, создающей благоприятные условия для развития микроорганизмов, особенно богата калием и различными микроэлементами. Однако зола не содержит в себе азота. При внесении этих органических удобрений в почву необходимо учитывать их элементарное содержание. Органика для поддержания плодородия почвы – идеальный вариант, хотя эффект проявляется не сразу. Органические удобрения, особенно навоз крупного рогатого скота,  усваиваются медленно в течение нескольких лет. В течение разложения органическое вещество постепенно насыщает почву питательными веществами не на один сезон. Органика является пищей почвенной живности – дождевым червям и почвенным микроорганизмам. Перерабатывая органику, они превращают ее в гумус и минеральные элементы – питание для растений.  Но в наши дни навоз не всем доступен и, как правило, приходится пользоваться минеральными удобрениями. Животноводческих ферм вокруг становится все меньше и меньше и с приобретением навоза возникли проблемы.

 Основой минеральных удобрений являются минеральные соли. Их доля в удобрениях составляет около 70%.  Естественно, что неразумное внесение в почву минеральных удобрений иногда приводит к загрязнению почвы солями, и изменению ее кислотности. В такой почве почвенные организмы не выживают, чем самым почве наносится вред, она становится безжизненной, мертвой.  Конечно же, в разумных дозах с учетом потребности конкретных растений минеральные удобрения можно успешно использовать, но не вместо органики, а как дополнение к ней. Ведь от минеральных удобрений и эффект достигается быстрее и вносить их проще, легче и быстрее. При внесении минеральных удобрений проще рассчитать их количество и элементарный состав для внесения в почву. Но эффективность минеральных удобрений достигается в том случае, если они вносятся в соответствии с биологическими требованиями растений и с учетом обеспеченности почвы элементами питания. Большинство растений могут нормально развиваются при концентрации питательных веществ в почве  в пределах по 20-30мг азота N, фосфора Р₂О₅ и калия К₂О на 1л раствора. Верхний суммарный предел находится в интервале 2-3г на 1л.

  Но все же поддержание плодородия почвы путем внесения органики является природным способом, и минеральные удобрения не могут полностью заменить органические. Но, так как, навоз в настоящее время находится в дефиците и не всем доступен, то какой же выход? Аналог навоза – компост. За летний период на каждом участке набирается  много всяких растительных остатков. Их и надо использовать для компостирования. Конечно же, компост не может равноценно заменить навоз, так как  действует он в почве в течение одного года и вносить его надо ежегодно. Но это не проблема. Ведь растительные остатки ежегодно пополняются, их надо только собирать и компостировать.  Необходимо использовать все возможности на оптимальном уровне, для чего надо утилизировать посредством компостирования все имеющиеся органические отходы. Эффективным средством поддержания плодородия почвы также является использование имеющихся в торговой сети различных вытяжек из навоза, гумуса, углей, обогащенных микроэлементами. Они, конечно же, не дешевы, но и навоз стоит дорого.

  Каждый тип почв имеет дефицит каких-то элементов питания. Так, песчаные почвы бедны магнием, торфяники – молибденом, а черноземам требуется марганец. Как вносить удобрения? 

  Комплексные минеральные удобрения необходимо вносить для подкормки ранней весной и в течение вегетационного периода.

  Фосфорные удобрения надо вносить под осеннюю перекопку.

  Калийные удобрения на глинистых и суглинистых почвах закрепляются в месте их внесения и плохо проникают в глубокие слои. На тяжелых почвах калийные удобрения вносят осенью, на легких – песчаных, супесчаных и торфяниках калийные удобрения хорошо проникают по всему плодородному слою, поэтому их надо вносить весной.

 Реакция почвы. На поступление питательных элементов в растение особенно сильно влияет реакция почвенного раствора, а также концентрация и соотношение солей в нем. Для питания растений необходимо присутствие в почвенном растворе ионов Са²⁺, Мg²⁺,  NH₄⁺,  K⁺,  NO₃^- , и Н₂РО₄^-,   SO^2-₄ и постоянное их пополнение. Реакцию почвенного раствора определяет содержание в нем катионов Н⁺ и Nа⁺ от которых сильно зависит рост и развитие растений. Нормальная концентрация раствора обычно составляет десятые доли (0,1…0,6) граммов элементов питания на один литр раствора, а в засоленных почвах их концентрация может достигать до десятков граммов. При засолении почвенного раствора поглощение воды растениями резко замедляется. Особенно вредное действие оказывает избыток какого-то одного, особенно одновалентного катиона. Корни лучше развиваются в многосолевом растворе, где проявляется антагонизм ионов. Антагонизм сильнее проявляется между одновалентно заряженными ионами и когда концентрация одного иона значительно превышает концентрацию другого.

  Реакция раствора влияет на обмен веществ. При кислой реакции (большая концентрация катионов Н⁺) повышается концентрация анионов, но ограничивается поступление катионов, нарушается питание растений кальцием, магнием и тормозится синтез белков, при этом подавляется синтез сахаров в растении. При щелочной реакции усиливается поступление катионов и затрудняется поступление анионов. Поглощение корнями ионов из почвенного раствора имеет избирательный характер, т.е. не пассивное поглощение почвенного раствора вместе с содержащимися в нем солями, а является активным физиологическим процессом неразрывно связанным с жизнедеятельностью корней и надземных органов растений, с процессами фотосинтеза, дыхания и обмена веществ. Поступает больше тех ионов из почвы, которые более необходимы для синтеза органических веществ, построения новых клеток, тканей и органов. Реакция среды зависит от соотношения в почвенном растворе ионов Н⁺ и ОН^-. В кислой среде увеличивается количество доступных форм для растений железа, марганца, кобальта, меди и уменьшается количество доступных форм азота, фосфора, молибдена. В кислом растворе преобладают ионы Н⁺. При увеличении кислотности улучшается поступление анионов, а поглощение катионов усиливается при подщелачивании раствора, когда в нем преобладают анионы ОН^-.

  В глинах и суглинках в 3-5 раз больше содержится фосфора, калия и микроэлементов, нежели в песчаных почвах, но они  находятся в прочно связанном состоянии. На легких песчаных почвах, на торфяниках, а также красноземах  и особенно на кислых и засоленных почвах особенно эффективно магниевое удобрение, так как на кислых почвах затруднено поступление магния.

 Хелаты. Микроэлементы металлов, в связи с их высокой химической активностью, при внесении в почву легко связываются почвой в нерастворимые, недоступные растениям соединения. Для улучшения доступности растениям микроэлементов их обрабатывают органическими кислотами, при этом образуются хелаты. Хелаты – это металлоорганические комплексы, состоящие из микроэлементов, заключенных в оболочку хелатирующего агента. Хелаты получают путем взаимодействия металла с органическими кислотами, так называемыми комплексонами, или хелатирующими агентами. При взаимодействии с металлом органическая молекула кислоты захватывает ион металла  как в «клешню» и прочно удерживает его в растворенном состоянии вплоть до момента поступления его в растение. Получающиеся устойчивые соединения называют хелатами. При поступлении халата в растение мембрана клетки растения распознает этот комплекс как вещество, родственное своим биологическим структурам. Далее комплексон распадается на более простые вещества и усваиваемые растением, а освободившийся ион металла поглощается растением. Комплексон играет роль транспортного средства катиона металла. Хелатирующие агенты (комплексоны) различаются по силе связывания иона металла. Пределы стабильности хелата зависят от вида комплексона и рН среды внесения хелата на всех этапах применения от приготовления раствора, внесения в почву, или нанесения непосредственно на зеленую массу растения до потребления растением.

  В качестве комплексона в производстве хелатов используют ряд различных органических кислот хелатирующих агентов, обладающих разной устойчивостью к воздействию кислотности почвы и микроорганизмов. В настоящее время в мировой практике имеется более 200 комплексонов различного назначения.  Подавляющее большинство хелатных препаратов, используемых в растениеводстве в Украине, представлены в виде двух основных органических кислот ЭДТА и ОЭДФ.

  ЭДТА – этилендиаминтетрауксусная кислота – на ее основе производят хелаты, которые можно использовать на почвах с рН менее 8. Однако следует отметить, что  такой комплекс железа и молибдена  с ЭДТА в щелочной среде при внесении в почву не стабилен.  Комплекс железа используется для борьбы с хлорозом, а хлороз возникает именно в щелочной почве, а в такой среде это соединение неустойчиво. Комплексон ЭДТА с бором хелаты не образует. ЭДТА не устойчива к действию микроорганизмов почвы. Поэтому, хелаты на основе комплексона ЭДТА  желательно использовать при внекорневых подкормках, а при внесении их в почву эффективность их использования будет низкой.

  ОЭДФ – гидроксиэтилидендифосфоновая кислота. На ее основе получают  стабильные хелаты металлов с использованием на почвах с рН 4,5-11. Этот комплексон образует устойчивые к действию почвенных микроорганизмов соединения с бором и молибденом.

  В качестве хелатирующих агентов используются и другие химические соединения, однако они либо значительно дороже и предназначены для специальных сфер применения, либо менее эффективны.

  Хелаты эффективно использовать при нанесении их по листьям внекорневыми подкормками, либо подкормками через систему капельного орошения. Но при этом следует учитывать реакцию почвы, так как не все комплексоны устойчивы к кислотности почвы и разрушаются под действием почвенных микроорганизмов. В таких случаях достигается максимальный эффект до 90%, в то время как при обычной корневой подкормке степень усвоения достигает не более 20-30%. Если в инструкции указывается, что возможен и полив, то это означает что данные хелаты стойки к перечисленным факторам. Эффективность использования хелатов в  4-5 раз выше в сравнении с использованием сульфатных и фосфатных соединений за счет их лучшего усвоения. 

 В Украине фирма Реаком выпускает хелатные микроудобрения Реаком Миком с различным соотношением микроэлементов (Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Mo) и B, предназначенных для подкормки различных культур. Особый интерес представляет препарат Реаком Виноград, представляющий собой композицию микроэлементов в хелатной форме и предназначен для обработки черенков и саженцев, а также внекорневых подкормок винограда. В состав входят фосфор, калий и микроэлементы. Содержание состава г/л: P₂O₅  - 45,   K₂O – 45,   Zn – 1405,  Cu – 10,  B – 5,  Mn – 11,  Mo – 0,15,  Co -0,07 г/л. Препарат в своем составе не содержит азота  N и железа Fe.

  Почвенные коллоиды. Почвенные коллоиды – тонко дисперсные частицы размером менее 0,2 мм. У почвенных коллоидов удельная поверхность достигает 10-15м² на 1г вещества. Отсюда и высокая поглотительная способность (адсорбция) почвы удерживать жидкости, газы, твердые частицы. Накопление в почве элементов питания растениям связано с поглотительной способностью почвы. Поглотительная способность обуславливает удержание различных растворенных соединений почвы посредством коллоидов. Наибольшее количество коллоидов (до 30-40%) от массы почвы содержится в глинистых и суглинистых почвах с высоким содержанием гумуса. Наименьшее – в песчаных и супесчаных почвах, бедных гумусом.

 Почвенные коллоиды поглощают из почвенных растворов аммоний, калий, кальций, магний, фосфор и предотвращают эти вещества от вымывания. Почву необходимо рассматривать как систему, состоящую  из трех фаз – твердой, жидкой и газообразной. Между этими фазами непрерывно протекают реакции обмена и поглощения. Наибольшая подвижка происходит в газообразной и жидкой фазах. В твердой фазе аккумулированы почвенные коллоиды.